JP4328793B2 - プラズマに基づくｅｕｖ放射線源における望ましくないスペクトル成分を抑制する装置 - Google Patents

Description

本発明は、プラズマに基づくＥＵＶ放射線源における望ましくないスペクトル成分（いわゆる「帯域外」放射線）の抑制、特に、例えばＸ放射線からＥＵＶ放射線までの短波長放射線と共に通常生成される赤外（ＩＲ）スペクトル成分、可視（ＶＩＳ）スペクトル成分、紫外（ＵＶ）スペクトル成分および／または遠紫外（ＤＵＶ）スペクトル成分の抑制のための装置に関する。

半導体リソグラフィにおける用途では、半導体ウエハは、プラズマに基づく放射線源によって生成されるますます高いＥＵＶ出力を必要とする。しかし、所望のＥＵＶ放射線の他に、プラズマによって放出されるＤＵＶ波長、ＵＶ波長、ＶＩＳ波長およびＩＲ波長の出力は、所望のＥＵＶ波長帯域（１２〜１４ｎｍ）の出力より十倍または数十倍高い。

さらに、ＥＵＶリソグラフィに用いられるミラー光学素子は、特に、所望のＥＵＶ波長（約６５％）よりＵＶ放射線、ＶＩＳ放射線およびＩＲ放射線を相当多く（約９０％）反射する。ＥＵＶリソグラフィシステムには約１０個のミラーが含まれているため、このことはウエハに伝達されるＥＵＶ放射線の割合をさらに一層大幅に減少させる。さらに、所望の半導体構造を生成するためのリソグラフィ工程に関してウエハに提供される放射線感知薄膜（レジストを含む）は、所望のＥＵＶ放射線を感知するほか、ＵＶ放射線、ＶＩＳ放射線およびＩＲ放射線を部分的に吸収する。したがって、レジストは、加熱されて膨張する。当然のことながら、ＵＶスペクトル成分およびＤＵＶスペクトル成分はまた、特にレジストに光学的に影響を及ぼし、ＥＵＶリソグラフィに必要な高い露光精度を損なう。したがって、ウエハに達する前に望ましくない波長成分（帯域外放射線）の出力を可能な限り多くフィルタすることが重要である。

一方では帯域外放射線はプラズマによって直接放出され、他方では帯域外放射線はまた、プラズマを生成するための構成要素、例えば電極システム（ガス放電プラズマが用いられる場合）またはデブリフィルタによって放出される。この構成要素は、室温で液化する高速粒子および材料を遮断するためにプラズマの極めて近くに取り付けられ、プラズマ（場合によっては高温を生じる構成要素）によって加熱される。したがって、ＥＵＶ放射線経路におけるすべての高温の物体は帯域外放射線の源である。

プラズマの休止時間が短いため、極めて高温のプラズマの放射線は１μ秒未満のパルス長を有するパルスで生成されるのに対し、ＶＩＳ放射線およびＩＲ放射線は略連続的に放出される。プラズマの付近の高温を生じる構成要素は冷却期間が長い（２つのパルス間の時間よりはるかに長い）ことから連続的なＩＲ放射線を放出し、これによりＩＲ放射線が生じる。線源の周波数に対応するパルス化されたプラズマによって発生した変動のみがこの連続放射線に重なる。

帯域外放射線を抑制するためのさまざまな異なる解決策が、従来技術から知られている。最も古い解決策の一つはフィルタフォイルを用いることである。この解決策では、薄いフォイルウィンドウに基づくスペクトル帯域通過フィルタがＥＵＶ放射線源の出口で用いられる。しかし、ＥＵＶ放射線が高い出力密度であり、高い繰り返し数であるために、このフォイルはプラズマによる極めて高い熱負荷および高エネルギー粒子に曝されることから、制御不能の破壊を生じる危険性に曝される。これは通常、帯域整形フィルタを永続的に向上させることによって対応される。このフィルタ原理の欠点は、費用に関する理由からフィルタの帯域の向上が極めてゆっくりに過ぎないか、長い間隔で部分的であると考えられ、フィルタ膜の破壊の潜在的危険性が低減されるにすぎず、危険性がなくならないことにある。

さらに、特許文献１は、格子スペクトルフィルタがＥＵＶ光をフィルタするために用いられるリソグラフィック投影装置について記載している。フィルタは、かすめ入射用の反射格子（エシュロン格子）であり、所望のＥＵＶ放射線に対して透過性である材料を含むことが好ましい。特許文献２による別の展開では、回折格子の基板の後部に別の冷却装置が設けられ、上流へのガス流と組み合わせてデブリ軽減を行う。

特許文献３は反射回折格子の形のスペクトルフィルタを同様に開示している。回折格子は、ケイ素基板に異方性エッチング技術によって、基板の（１１１）結晶面で画定される滑らかで平坦な端面として生成される。

上述した解決策は、主に、所望のフィルタリングおよび例えば炭素付着による汚染物質に対する表面の高い感受性を達成するために、回折格子に関する極めて高精度の作製および調整が必要であるために不都合である。

米国公開特許第２００２／００９７３８５ Ａ１号明細書 米国公開特許第２００４／０１０９１４９ Ａ１号明細書 米国公開特許第２００４／００５１９５４ Ａ１号明細書

本発明の目的は、プラズマに基づくＥＵＶ放射線源から出る放射線における望ましくないスペクトル成分を抑制する新規な可能性を見い出すことであり、汚染されやすい回折格子の作製および調整に費用をかけることなく、所望のＥＵＶ領域以外の帯域外放射線を簡単に抑制することである。

真空室がプラズマ生成のためおよび放出されたＥＵＶ放射線を適用位置へ伝搬するために設けられ、ＥＵＶ放射線を低吸収で適用位置に伝搬するために高い真空状態が実現された、プラズマに基づくＥＵＶ放射線源における望ましくないスペクトル成分を抑制する装置において、上述の目的は、プラズマとＥＵＶ放射線の適用位置との間にフィルタユニットが設けられ、フィルタユニットは、その原子または分子が所望のＥＵＶ放射線では吸収極大を有さず、少なくともＩＲ領域で放出される他の望ましくない波長では集中的な吸収極大を有する少なくとも１つの高速に流れるガスを含む少なくとも１つのガスカーテンを有することと、空間的に画定された態様でガスカーテンを制限し、可能な限り完全に真空室からガスカーテンを遠ざけるために、ガスカーテンの生成のために少なくとも１つのスリットノズルと効率的なガスシンクがビーム束の光軸に対して互いに対向して横に配置されることによって達成される。

好都合な態様では、少なくとも１つのガスカーテンは、中間焦点の付近において、適用位置への伝搬のために集束されたビーム束の光軸に対して横断方向に配置される。

フィルタユニットは、様々な媒体の組成によってガスカーテンの吸収特性を調整することができるように、様々な吸収媒体の集合を含む少なくとも１つのガスカーテンを有することが好ましい。

ガスカーテンは、相当量の赤外（ＩＲ）スペクトル成分を吸収するために、吸収媒体であるアルカン、アルコール、カルボン酸または水の少なくとも１つを有することが好都合である。ガスカーテンは、吸収によって２．８５μｍ〜３．５５μｍの範囲のＩＲ放射線（例えば、８００Ｋ〜１３００Ｋのプラズマを生成する成分の熱放射）をフィルタするために、媒体であるメタン（ＣＨ_４）、メタノール（ＣＨ_３ＯＨ）および蟻酸（ＣＨＯＯＨ）のうちの少なくとも１つを含むことが好ましい。

ガスカーテンは、ＶＩＳ、ＵＶまたはＤＵＶのスペクトル領域の少なくとも１つからの波長を吸収するための媒体をさらに含むと有用であることが分かっている。

ガスカーテンは、可視（ＶＩＳ）スペクトル成分を吸収するために、吸収媒体であるオゾン（Ｏ_３）、二酸化窒素（ＮＯ_２）、硝酸基（ＮＯ_３ ⁻）または希釈空気のうちの少なくとも１つを含むことが好ましい。

吸収によって紫外（ＵＶ）スペクトル成分をフィルタするために、吸収媒体である窒素（Ｎ_２）、酸素（Ｏ_２）、オゾン（Ｏ_３）または希釈空気のうち少なくとも１つが、ガスカーテンを生成するために用いられると好都合である。

ガスカーテンは、遠紫外（ＤＵＶ）スペクトル成分を吸収するために、アルゴン（Ａｒ）、例えばＣＨ_３Ｃｌなどの塩素を含む物質、吸収媒体であるメタン（ＣＨ_４）、酸素（Ｏ_２）、オゾン（Ｏ_３）、窒素（Ｎ_２）または希釈空気のうちの少なくとも１つを有することが好ましい。

ガスカーテンの吸収特性は、共通のスリットノズルの前に配置され、異なる吸収媒体の所定の混合のために設けられる混合ステーションによって調整されると好都合である。

別の好ましい構成では、フィルタユニットは、異なるスリットノズルから異なる吸収特性を有する媒体を供給することによって生成される複数の連続的に配置されるガスカーテンを有し、その結果、それらの吸収特性を効率およびフィルタをかける帯域幅に関して個別に調整することができる。異なる吸収特性を有する純粋な媒体を注入するため、または異なるスペクトルを吸収する媒体の混合物を注入するために、連続的に配置されるスリットノズルが設けられると好ましい。

フィルタユニットは、デブリ吸収のために媒体によってさらに補足される。これに関連して、不活性ガス、好ましくは希ガス、例えばアルゴンを含む別のガスカーテンが形成されると好ましく、または固体フィルタフォイル、好ましくはベリリウムフォイルが最後のガスカーテンの後に配置される。別のフィルタフォイルにより、次に来る真空室がフィルタユニットから四散するガスの望ましくない負荷を受けない。これは同時にスペクトルフィルタおよびデブリフィルタであってもよい。

ガスカーテンの適用によって所望の（帯域内）放射線と望ましくない（帯域外）放射線とのコントラスト（比）を増大するために、スリットノズルは、望ましくないスペクトル領域の減衰が所望のＥＵＶ放射線の減衰より少なくとも１桁分大きくなるようなスリット幅を有すると好ましい。

フィルタユニットの少なくとも１つのガスカーテンは、プラズマから発散して放出される放射線を集束させる第１の集光光学素子の下流に配置されると好都合である。しかし、ガスカーテンの表面を小さく保ち、それによって四散するガスによる真空の破壊を最小限に抑えるために、ガスカーテンは集束されて放出される放射線の中間焦点のすぐ近くに配置されると好ましい。

真空の破壊をさらに低減するために、適用方向においてフィルタユニットの最後のガスカーテンの下流に隔膜を配置すると好都合である。この隔膜は、高い真空下で適用位置に伝搬される放射線の束を制限せず通過させ、かつ適用方向の次の真空室へのガスカーテンの分子の四散を低減する。

適用方向においてガスカーテンの下流に隔膜を配置することもまた好ましい。この隔膜は、高い真空下で適用位置に伝搬される放射線の束を制限せずに通過させ、適用方向の次の真空室へのガスカーテンの分子の四散を低減する。

高真空状態のために次の真空室からガスカーテンを完全に分離するために、フィルタフォイルは隔膜に配置されると好都合である。このフィルタフォイルは、少なくとも相当のＩＲ成分を吸収した少なくとも１つのガスカーテンの後の適用位置に伝搬されるべきＥＵＶ放射線のために画定されたエッジフィルタとしてさらに配置され、その結果、熱負荷によるフィルタフォイルの破壊の危険性が著しく軽減される。

この種の固体スペクトルフィルタ用の別の熱防護を提供するために、吸収フォイルは、冷却ホルダフレーム、例えば冷却剤が流れるリングを横切って延在すると好ましい。フィルタフォイル用のキャリアネットとして熱伝導性の支持糸がホルダフレームを横断すると好ましく、支持糸は前置されるデブリフィルタの既存の影から可能な限り遠くに向けられる。あるケースでは、大きな束断面を有する放出放射線の位置、例えば集光光学素子のすぐ下流にスペクトルフィルタユニットが配置されると、スペクトル吸収ガスカーテンを前置しなくても、この種の固体スペクトルフィルタの熱負荷は十分に小さくなる。

フィルタユニットはまた、冷却によって液化されるガスまたは真空室内に広がっている圧力および動作温度で依然として液体のガスを含む液体媒体のカーテンを含むと好ましい。

本発明は、放射線を生成するプラズマが高温で高いエネルギー密度であるために、望ましくないスペクトル成分（ＩＲ、ＶＩＳ、ＵＶおよびＤＵＶ）の抑制のために集束されたＥＵＶ放射線を吸収する固体スペクトルフィルタが、特に集中的なＩＲ放射線のために極めて高温となり、極めて短時間の中で破壊されるという問題点に基づいている。さらに、固体フィルタは極めて薄いだけであってもよい。そうでなければ、所望のＥＵＶ放射線を吸収しすぎることになるからである。しかし、ビーム束の総出力は非常に大きく、固体フィルタが極めて薄い場合であっても、吸収により固体フィルタの破壊を直ちに引き起こしうる。

本発明は、画定されたガス流がスペクトルフィルタとしてガスカーテンの態様で用いられる。ガスカーテンは複数のガスから構成される。ガスカーテンの吸収断面は、ＩＲ放射線、ＶＩＳ放射線、ＵＶ放射線および／またはＤＵＶ放射線のための吸収断面よりもＥＵＶ領域の方がはるかに小さく、異なる吸収機構（例えば、分子結合における共鳴吸収など）を有する異なるガス分子の吸収によって抑制されるべき波長領域をカバーする。さらに、この種のフィルタの熱負荷は少なくとも１つのＩＲ吸収ガスカーテンおよび／または効率的な冷却機構によって緩和されるので、ガスカーテンからのガス四散による真空室の破壊を防止するために、スペクトルフィルタリング用の固体スペクトルフィルタを用いることも可能である。

本発明による解決策は、費用のかかる回折格子の作製および調整を必要とすることなく、簡素で信頼性のある態様でプラズマに基づくＥＵＶ放射線源から来る放射線における望ましくない（帯域外）スペクトル成分を抑制することを可能にする。本発明は、所望の（帯域内）ＥＵＶ放射線と帯域外放射線とのコントラスト（比）を増大する。１つまたは複数のガスがガスカーテンとして適用される。プラズマからの放射線はガスカーテンを略直交方向に通り、略すべての帯域外放射線の吸収を可能にするのに対し、ＥＵＶ放射線の吸収はごく僅かな部分に過ぎない。

本発明は、実施形態の例を参照して以下にさらに完全に記載される。

図１に示されているように、本発明による装置の基本構造は、真空室２の内側で（任意に所望に）生成される高密度の高温プラズマ１の形をとった放射線源の源位置と、光軸３によって特徴付けられ、真空室２の中から出口開口部２１を通って結合される放出放射線１１の束によって決定される光路と、少なくとも１つのガスカーテン４１（または図２にのみ示される複数のガスカーテン４１〜４４）を有するスペクトルフィルタユニット４と、適用６（例えば、ウエハ６１上の構造の画像形成）のための所望のＥＵＶ放射線（帯域内ＥＵＶ放射線）の実質的に吸収のない伝搬のための別の真空室５とを有する。画定されたガスカーテン４１（〜４４）を生成するために、スペクトルフィルタユニット４は１つ以上のスリットノズル４５、好ましくは超音波ノズルを有し、それで画定された向き（発散は小さい）を有する高速のガスカーテンを生成し、真空室２および５の体積内でのガス四散を最小限に抑えることができる。少なくとも１つのガスシンク４６は放出放射線１１の光軸３に対してスリットノズル４５の向かい側に配置され、高速に流れるガス量を可能な限り完全に抽出する。効率的なルーツポンプ（図示せず）がこの目的のために用いられると好ましい。

スペクトルフィルタユニット４の基本的な機能は、帯域外放射線、特にＩＲ放射線の吸収である。ＩＲ放射線は望ましくないスペクトル成分の最大の部分を構成し、従来のフィルタ装置を加熱することから、フィルタリングに関して最も問題にもなりうる。スペクトルのフィルタリングは、主に、ＩＲ成分を吸収し、ＥＵＶ領域ではほとんど吸収を生じないガスがビーム束１１に対して横断して注入されることで実行される。望ましくない全てのスペクトル成分（帯域外放射線）を可能な限り完全にフィルタすることが望まれる場合は、フィルタリングの理想的な状態はほとんど達成されないため、動作指針は以下のように略述される。つまり、帯域外放射線の部分が、プラズマ１によって放出される放射線１１の所望の（帯域内）ＥＵＶ部分よりも実質的により積極的に吸収される（その結果、抑制される）ことで、ＥＵＶ放射線とＩＲ、ＶＩＳ、ＵＶおよびＤＵＶからなる望ましくない成分とのコントラスト（すなわち、比）が、１つ又は複数のガスカーテン４１〜４４（図２）によって増大される。

図２および図３に関しては、ガスカーテンの効率的な装置に関する以下の説明を参照されたい。

図２は、複数の連続的なガスカーテン４１〜４４と共に働くスペクトルフィルタユニット４の設計を示す。この例において、異なる吸収特性を有する４つの異なるガスがそれぞれ、帯域外放射線の異なる成分（場合によって重なっていることもある）をフィルタすることになる。フィルタユニット４全体の吸収挙動を最適化するために、４つの個別のスリットノズル４５によってそれぞれ供給されるガスもまた、混合物（例えば、空気）であってもよい。注入されたガスを真空から再び可能な限り完全に除去するために、プラズマ１からの結合された放出ビーム１１（図１のみに示す）の光軸３に対して、（可能であれば区分化された）ガスシンク４６がスリットノズル４５の向かいに配置される。その結果、帯域外放射線は所望のＥＵＶ放射線（帯域内放射線）よりも顕著に減衰する。

帯域外放射線を効率的にフィルタするためのガスの適切な組成に関する別の変形例が図３に示されている。この場合には、互いの３つのガス（または混合物）の比は、混合ステーション４８によって調整され、その結果、異なる吸収ガス分子の混合物を含むガスカーテン４１がスリットノズル４５によって生成され、プラズマ１によって放出されるビーム１１（この場合には光軸３によって表す）を横断し、最適なスペクトルフィルタリングをもたらす。

図２および図３によって構成されるガスまたはガス混合物の適切な選択については、スペクトルフィルタリングの異なる対象に関連してさらに詳細に説明する。

帯域外放射線の帯域幅が大きいために、異なるガスを使用する必要がある。ガス混合物は帯域外領域には数々の共振周波数を有するが、理想的にはＥＵＶ領域（特にＥＵＶリソグラフィでは約１３．５ｎｍの領域）では共振を生じない。

最大の放射線割合がＩＲスペクトル領域にある場合には、軽い元素の分子、例えば、Ｈ、Ｃ、Ｎ、ＯまたはＣｌが必要である。軽い元素は、ＥＵＶ領域（１３．５±０．５ｎｍ）ではほとんどまたは全く共振しない。ガス分子は、入力エネルギーを分子結合の伸縮振動、曲げ振動および／または回転モードに変換（吸収）することができる。

時間に関して平均すると、熱加熱される電極または金属デブリフィルタの温度範囲は通常、８００Ｋ〜１３００Ｋの温度に（冷却によって）制限される。そうでない場合には、これらの構成要素の耐用期間ははるかに短いと推測される。これらの温度で、これらの構成要素は、主に３．６μｍ（８００Ｋ）〜２．２μｍ（１３００Ｋ）の範囲で放射する。しかし、プラズマ１は、うまく選択的なフィルタリングが可能になるように１３ｎｍ〜１４ｎｍのＥＵＶ範囲でその最高出力を放出しなければならない。

２．２μｍ〜３．６μｍの最高出力を有する上述のＩＲ成分（プラズマのすぐ近くのプラズマ生成成分）を抑制するために、以下の結合を用いることができる。
―アルカンにおけるＣＨ結合の伸縮振動：２．８５μｍ〜３．０μｍ
―アルコールにおけるＯＨ結合の伸縮振動：３．２μｍ〜３．５５μｍ
―カルボン酸におけるＯＨ結合の伸縮振動：２．５μｍ〜３．３μｍ

これらはすべて、相当の吸収をもたらす激しい共振である。したがって、ＩＲ放射線の吸収に関するこの例では、ガスカーテンはメタン（ＣＨ_４）、メタノール（ＣＨ_３ＯＨ）および蟻酸（ＣＨＯＯＨ）を含みうる。当然のことながら、この混合物が適切な高いＩＲ吸収を行うのには依然として十分でない場合には、他の波長を吸収するために他のガスを追加することができる。

一般に、ＮＩＲ領域からＩＲ領域（１〜２０μｍ）の熱放射をフィルタするのに適切であるのは以下の媒体、すなわちＣＨ_４、ＮＨ_３、ＣＯ_２、Ｈ_２Ｏ、ＣＯ、ＮＯ、Ｎ_２Ｏ、ＮＯ_２、ＣＨ_３ＯＨ（メタノール）である。さらに、すべての温暖化ガスが、フィルタの優れた候補である。

ＩＲ領域（約１μｍのＮＩＲ領域まで）における吸収とＥＵＶ領域（１２ｎｍ〜１４ｎｍ）における吸収との比を考慮することによって、ガスカーテンの効率を評価することができる。比が高くなればなるほどガスカーテンがより有利になることは明らかである。

最大の吸収を有する振動モードを考慮すると、ＥＵＶ放射線とＩＲ放射線との比はＮＨ_３の場合には約２０であり、ＣＨ_４の場合には約１０である。しかし、実際には複数の異なる振動モードが同時に吸収され、その結果より高い効率も達成されるが、１桁超分より大きい吸収を期待することはできない。

図４に示されているように、スペクトルフィルタユニット４の１つ又は複数のガスカーテンに関する最も好都合な位置の１つは、第１の集光光学素子３２（図６にのみ概略的に示す）の後の中間焦点３３のすぐ近くである。中間焦点３３の延在部、すなわちその直径は、集光光学素子３２の特性、すなわち倍率および開口数によって決定される。焦点の直径は通常、約１ｃｍ程度である。

図４によれば、ガスカーテン４１はスリットノズル４５によって生成される。スリットノズル４５はラバル幾何構成、すなわち収束発散型ノズルで構成されることが好ましい。スリットノズル４５自体は、必ずしも拡大部分でノズル形状（ｃ）として図４の右下に示されているように湾曲部分を有する必要はなく、図（ｂ）による平坦な収束・発散部分を有してもよい。最も簡素な場合には、例（ａ）による単なる円錐形状であるスリットノズル４５も選択することができる。

図４は、光軸３の方向における正面図（左上）、光軸３に対して横方向の側面図（右上）および平面図（左下）を示す。ガスシンク４６は平面図においても光軸３の上方に必要であるが、分かりやすくするために平面図から省略されている。さらに、平面図におけるスリットノズル４５は詳細な図（ｂ）または（ｃ）に示されているように、収束・発散型ノズルとして選択された。

スリットノズル４５の断面はその形状に関して完全に決定されるわけではなく、形状のバリエーションも可能であるが、スリットノズル４５が超音波ノズルであることは不可欠であり、それでスリットノズル４５から出る、画定された密度および厚さを有する画定されたガスカーテン４１を形成しなければならないガス流が制御されずに真空室２および５に四散することはない。

装着されたルーツポンプを有する吸気装置の形のガスシンク４６が真空からガスを可能な限り完全に抽出できるように、超音波ノズルは高い強度の僅かに発散するガス流を生成する。超音波スリットノズル４５は、その幅ｄ、そのスロート、発散角度および出力の幅Ｄによって特徴付けられる。可能な限り均質なガスカーテン４１を生成するために、スリットノズル４５の長さＬは出力の幅Ｄより大きい必要がある。

スロート幅ｄ＝０．２ｍｍ、スリット長さＬ＝１５ｍｍおよび２°の円錐半角を有する適切なスリットノズル４５はマッハ数２．４を有する（これに関して、断熱指数γ〜１．３に関連するガスの場合）。そのとき、ガスカーテン４１の寸法はノズル出口Ｄで０．５×１５ｍｍ^２であり、ガスシンク４６への入口で１．６×１５ｍｍ^２である。この場合には、集光器３１の集束された束３２における中間焦点３３の直径は１５ｍｍ未満であると考えられるが、さらに小さくてもよい。

上記で選択された例を参照すると、スリットノズル４５がＮＨ_３を中に入れる場合には、１バール程度のガス圧が必要とされる。その結果、ガスカーテン４１におけるガス圧は光軸３の領域における約０．１バールに対応する。この位置で、ガスカーテン４１を通る集束されたビーム束３２の経路長ｌは約０．８ｍｍであると考えられ、圧力ｐおよび経路長ｌの積は発散するガスカーテン全体に沿って一定であり、ｐ・ｌ＝８０ミリバール・ｍｍである。必要なガス流は約１ｇ・ｓ^−１に設定され、毎秒１．３リットルに対応する。

プラズマ１から放出されるビーム束３２において主にＵＶスペクトル成分を抑制するために、ガスカーテンには窒素（Ｎ_２）、酸素（Ｏ_２）、オゾン（Ｏ_３）または最も簡素な場合には部分的にこれらのガスのすべてを含む希釈空気を用いることができる。

オゾン（Ｏ_３）、二酸化窒素（ＮＯ_２）および硝酸基（ＮＯ_３ ⁻）は可視光（ＶＩＳ）をフィルタするのに特に適切である。これらの材料の一部、例えば水（Ｈ_２Ｏ）は、ＵＶ領域またはＶＩＳ領域のほかＩＲ領域でも大きな帯域幅にわたって吸収する。希釈空気（場合によってはある種の十分にカバーされない波長の吸収の場合には追加物を有する）も同様に、ＵＶ／ＶＩＳ／ＩＲの良好なフィルタリングを行うガスカーテンに用いることができる。

遠紫外（ＤＵＶ）スペクトル成分を吸収するためには、吸収媒体であるアルゴン（Ａｒ）、例えばＣＨ_３Ｃｌなどの塩素を含む物質、メタン（ＣＨ_４）、酸素（Ｏ_２）、オゾン（Ｏ_３）、窒素（Ｎ_２）または希釈空気のうちの少なくとも１つを含むガスカーテンを生成しなければならない。

基本的な関心は半導体リソグラフィに必要なＥＵＶ放射線を適用位置６（ウエハ６１の露光）には望ましくないスペクトル成分を含まずに調製することだけであることから、原則的には、ガスカーテン４１は源位置（プラズマ１）と放射線の適用位置６の間の任意の位置を占めることができる。しかし、ガスカーテン４１の表面を相当小さく構成することが可能であり、それによってガス流（スリットノズル４５の長さＬ）の整形および集束されたビーム束３１を横切った後のガスの抽出（ガスシンク４６の寸法および効率）に関する労力を削減することができるので、特定の場合には第１の集光光学素子３２の後にのみスペクトルフィルタリングの位置を設定することが推奨される。

特に、レーザが生成するプラズマ１（しかし、これに制限されるわけではない）の場合には、プラズマ１によって発散して放出される放射線を集束するために、プラズマ１から僅か１０ｃｍ〜２０ｃｍの距離で通常配置される集光光学素子３２（ミラー光学素子）は、プラズマ１によって導入されるエネルギーのために高温を有する。すなわち、集光光学素子３２自体は伝搬されるビーム束３１におけるＩＲ源として機能する。さらに、特にＥＵＶ放射線を生成するために、液体金属または金属蒸気、例えばリチウム（Ｌｉ）が用いられる場合には、液化する金属（例えば、リチウム）によるミラー面のコーティングを実質的に防止するために、集光光学素子３２はさらに加熱されると好ましい。したがって、集光光学素子３２の前に既にガスカーテン４１がある場合であっても、集光光学素子３２の後にガスカーテン４１を配置する必要がある。

図２に概略的に示されているように、一直線に位置決めされる複数の個別のカーテン、例えば連続的に配置される４つのガスカーテン４１〜４４によってガスカーテン４１を形成することができる。各ガスカーテン４１はスペクトルフィルタ機能のための一定のターゲット領域を有する。４つのガスカーテン４１〜４４が形成される場合には、ＵＶ放射線およびＶＩＳ放射線の吸収のために、源側に第１のガスカーテン４１を設け、ＩＲ放射線用に第２のガスカーテン４２を設け、ＤＵＶ放射線用に第３のガスカーテン４３を設け、第３のガスカーテン４３から下流に配置される高真空室５の真空へのガスの拡散を防止するために第４のガスカーテン４４を設けることができる。この構成はあくまでも例として示されているに過ぎない。他の特定の機能（例えば、デブリのフィルタリング）を実行するために、別のカーテンを用いることもできる。

真空室２および５に対するガスカーテン４１〜４４の影響を緩和するための別の可能性が図５に概略的に示されている。この場合には、簡単にするためにガスカーテン４１のみが示されている。ガスカーテン４１から真空室２にガス分子が出て行くのを妨げる３つの隔膜４７が、プラズマ１が生成される真空室２のための遮蔽材としてスペクトルフィルタユニット４の中に配置される。所望のＥＵＶ放射線の吸収を可能な限り少なく保つために、高い真空を特徴とする真空室５の方向に隔膜４７を設けることもまた有用である。この例において、隔膜４７は固体スペクトルフィルタ７によっても密閉される。この場合には、ＩＲ放射線を十分にフィルタした少なくとも１つのガスカーテン４１があるために、熱負荷（従来技術では常に問題であった）がスペクトルフィルタ７を破壊することはありえないため、スペクトルフィルタ７を安全に用いることができる。極めて少量しか帯域内放射線を吸収しない固体スペクトルフィルタ７は、ベリリウム（Ｂｅ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、ケイ素（Ｓｉ）または窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）の極めて薄い吸収フォイル７１であってもよい。

さらに、図５によれば、適用位置６の方向におけるガスカーテン４１の後の固体フィルタ７はまたデブリフィルタであってもよい。このデブリフィルタも同様にリソグラフィック露光光学素子が位置する高真空室５からガスカーテン４１を密閉して分離する。

極めて少量の帯域内放射線しか吸収しない、ベリリウム（Ｂｅ）の極めて薄い吸収フォイル７１を有する固体スペクトルフィルタ７の場合には、ベリリウムの優れた熱伝導率によって機械的耐久性および熱耐久性が向上するさらなる可能性がある。図６の右下に詳細に示されているように、これは、吸収フィルタフォイル７１がＥＵＶビーム束の外側に配置される冷却ホルダフレーム７２に配置されることにある。安定性および吸収フォイル７１からホルダフレーム７２への熱伝導の向上のために設けられるホルダフレーム７２内に追加される支持糸７３は、前置されるデブリフィルタ２２のために既に存在している影領域に幾何的に位置するように配置されると好都合である。

プラズマ１からの放射線出力がより広い面、例えば集光光学素子３２の直後であって、（第１の）中間焦点３３から比較的遠い位置に分布されるように、冷却ホルダフレーム７２に配置された吸収フォイル７１が配置される場合、固体スペクトルフィルタ７の前にガスカーテン４１を配置することなく上述した固体スペクトルフィルタ７を用いることもできる。この程度まで減少させた、固体スペクトルフィルタ７のみを含むスペクトルフィルタユニット４の位置が図６の主要部分に示されている。この場合には、集光光学素子３２の直後に集束しない程度の低い出力密度が用いられる。スペクトルフィルタユニット４の位置が中間焦点３３の方向にシフトすればするほど熱負荷も大きくなることから、ＩＲ放射線を減少させるために少なくとも１つのガスカーテン４１を必ず前置しなければならない。

ガスカーテンを用いた本発明によるスペクトルフィルタユニットを備えたプラズマに基づくＥＵＶ放射線源の概略構造を示す。 異なるガスを含む複数の連続的なガスカーテンを含む本発明によるガスカーテンの特殊な設計を示す。 複数の異なるタイプのガスの混合物を含むガスカーテンを備えた本発明によるスペクトルフィルタユニットの別の構造を示す。 正面図、側面図および平面図におけるスペクトルフィルタユニットおよび画定されたガスカーテンを生成するための可能なノズル形状（スリットノズル）の詳細な図を示す。 ガスカーテンの前に平坦な隔膜を含むスペクトルフィルタユニットと、上流および下流に配置される真空室におけるガス四散を低減するために下流に配置される固体スペクトルフィルタとを備えたＥＵＶ放射線源の概略図を示す。 異なる実施形態のガスカーテンの生成およびプラズマによって放出されるビーム束の対向する側面におけるガスの抽出に関する概略図を示す。

符号の説明

１ プラズマ
２ 真空室
３ 光軸
４ スペクトルフィルタユニット
５ 高真空室
６ 適用位置
７ 固体スペクトルフィルタ
１１ 放射線
２１ 出口開口部
２２ デブリフィルタ
３１ 集光器
３２ 集光光学素子
３３ 中間焦点
４１〜４４ ガスカーテン
４５ スリットノズル
４６ ガスシンク
４７ 隔膜
４８ 混合ステーション
６１ ウエハ
７１ 吸収フォイル
７２ 冷却ホルダフレーム
７３ 支持糸

Claims (24)

1. 真空室がプラズマ生成のためおよび放出された放射線を適用位置に伝搬するために設けられ、ＥＵＶ放射線を低吸収で適用位置に伝搬するために高い真空状態が実現された、プラズマに基づくＥＵＶ放射線源における望ましくないスペクトル成分を抑制する装置において、
   プラズマ（１）とＥＵＶ放射線の適用位置との間にスペクトルフィルタユニット（４）が設けられ、フィルタユニット（４）は、その原子または分子が所望のＥＵＶ放射線では吸収極大を有さず、少なくともＩＲ領域で放出される他の望ましくない波長では集中的な吸収極大を有する少なくとも１つの高速に流れるガスを含む少なくとも１つのガスカーテン（４１）を有し、
   空間的に画定してガスカーテン（４１）を制限し、可能な限り完全に真空室（２、５）からガスカーテンを遠ざけるために、ガスカーテン（４１）の生成のために少なくとも１つのスリットノズル（４５）と、高速に流れるガスを可能な限り完全に抽出する効率的なガスシンク（４６）が、ビーム束の光軸（３）に対して互いに対向して側方に配置され、
   可能な限り均質なガスカーテン（４１）を生成するために、スリットノズル（４５）の長さ（Ｌ）は出力の幅（Ｄ）より大きいことを特徴とする装置。
2. 少なくとも１つのガスカーテン（４１）が、中間焦点（３３）の付近において、適用位置への伝搬のために集束されたビーム束の光軸（３）に対して横断して配置されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. フィルタユニット（４）が、その吸収特性に関して調整可能な様々な吸収媒体の集合を含む少なくとも１つのガスカーテン（４１）を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. フィルタユニット（４）が、ＩＲスペクトル成分を吸収するために、吸収媒体であるアルカン、アルコール、カルボン酸または水の少なくとも１つを含む少なくとも１つのガスカーテン（４１）を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
5. フィルタユニット（４）が、吸収によって２．８５μｍ〜３．５５μｍの範囲のＩＲ放射線をフィルタするために、媒体であるメタン（ＣＨ_４）、メタノール（ＣＨ_３ＯＨ）および蟻酸（ＣＨＯＯＨ）のうちの少なくとも１つを含む少なくとも１つのガスカーテン（４１）を有することを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. フィルタユニット（４）が、ＶＩＳ、ＵＶまたはＤＵＶのスペクトル領域の少なくとも１つからの波長を吸収するための別の媒体を含む少なくとも１つのガスカーテン（４１）を有することを特徴とする請求項４に記載の装置。
7. フィルタユニット（４）が、可視（ＶＩＳ）スペクトル成分を吸収するために、吸収媒体であるオゾン（Ｏ_３）、二酸化窒素（ＮＯ_２）、硝酸基（ＮＯ_３ ⁻）または希釈空気のうちの少なくとも１つを含む少なくとも１つのガスカーテン（４１）を有することを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. フィルタユニット（４）が、ＵＶスペクトル成分を吸収するために、吸収媒体である窒素（Ｎ_２）、酸素（Ｏ_２）、オゾン（Ｏ_３）または希釈空気のうち少なくとも１つを含む少なくとも１つのガスカーテン（４１）を有することを特徴とする請求項６に記載の装置。
9. フィルタユニット（４）が、ＤＵＶスペクトル成分を吸収するために、アルゴン（Ａｒ）、例えばＣＨ_３Ｃｌなどの塩素を含む物質、吸収媒体であるメタン（ＣＨ_４）、酸素（Ｏ_２）、オゾン（Ｏ_３）、窒素（Ｎ_２）または希釈空気のうちの少なくとも１つを含む少なくとも１つのガスカーテン（４１）を有することを特徴とする請求項６に記載の装置。
10. フィルタユニット（４）が、スリットノズル（４５）の前に配置された、様々な吸収媒体を所望に混合するために設けられた混合ステーション（４８）を有しており、ガスカーテン（４１）はその吸収特性に関して調整可能であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
11. フィルタユニット（４）が、異なるスリットノズル（４５）から異なる吸収特性を有する媒体の分離供給によって生成される複数の連続的に配置されるガスカーテン（４１、４２、４３、４４）を有し、それらの吸収特性を効率およびフィルタをかける帯域幅に関して個別に調整することができることを特徴とする請求項１に記載の装置。
12. 連続的に配置されるスリットノズル（４５）が、異なる吸収波長を有する純粋な媒体を注入するために設けられることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
13. 連続的に配置されるスリットノズル（４５）が、異なるスペクトルを吸収する媒体の混合物を注入するために設けられることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
14. フィルタユニット（４）が、デブリ吸収のための媒体をさらに具備することを特徴とする請求項１１に記載の装置。
15. 不活性ガス、特にアルゴンを含む別のガスカーテンが設けられることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
16. 固体スペクトルフィルタ（７）が最後のガスカーテン（４１）の後に配置され、吸収フォイル（７１）の形のこの固体スペクトルフィルタ（７）によって、次に来る真空室（５）がフィルタユニット（４）から四散するガスによる負荷を受けないことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
17. スリットノズル（４５）が、望ましくないスペクトル領域の減衰が所望のＥＵＶ放射線の減衰より少なくとも１桁分大きくなるようなスリット幅を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
18. フィルタユニット（４）の少なくとも１つのガスカーテン（４１）が、プラズマ（１）から発散するように放出される放射線（１１）を束にするための第１の集光光学素子（３２）の下流に配置されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
19. ガスカーテン（４１）の表面を小さく保ち、それによって真空の破壊を最小限に抑えるために、ガスカーテン（４１）が、集束されて放出される放射線（３１）の中間焦点（３３）のすぐ近くに配置されることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
20. 少なくとも１つの隔膜（４７）がプラズマ（１）の方向においてガスカーテン（４１）の上流に配置され、隔膜（４７）はプラズマ（１）によって放出される放射線（１１）の束を制限せずに通過させ、プラズマ（１）の方向のガスカーテン（４１）の分子の四散を低減することを特徴とする請求項１９に記載の装置。
21. 少なくとも１つの隔膜（４７）が適用方向においてガスカーテン（４１）の下流に配置され、隔膜（４７）は、高い真空下で適用位置に伝搬される放射線の束を制限せずに通過させ、適用位置（６）の方向における後続の真空室（５）へのガスカーテン（４１）の分子の四散を低減することを特徴とする請求項１９に記載の装置。
22. その中に挿入されたフィルタフォイル（７１）を有する隔膜（４７）が、ガスカーテン（４１）の下流に配置され、後続の真空室（５）からガスカーテン（４１）を完全に分離し、ＩＲスペクトル領域の少なくとも相当部分を吸収した少なくとも１つのガスカーテン（４１）を補足するために、適用位置（６）に伝搬されるべきＥＵＶ放射線のための画定されたエッジフィルタとして設けられることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
23. フィルタユニット（４）が、冷却によって液化されるガスを含む液体媒体のカーテンを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
24. フィルタユニット（４）が、真空室（２、５）内に広がっている圧力および動作温度で液体である液体媒体のカーテンを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。

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